Основные этапы жизнедеятельности метанообразующих бактерий

Фото метонообразующих бактерий под микроскопом

Метанообразующие бактерии – это анаэробные микроорганизмы, способные разлагать простые органические соединения на углекислый газ и метан. Эти бактерии относятся к археям. Свое название они получили в связи с тем, что побочным продуктом их метаболизма в бескислородной среде является метан.

Первые жители нашей планеты

Ученые установили, что приблизительно 2,2 млрд. лет назад первые жители бескислородной Земли – метаногенные бактерии – безраздельно владели планетой. Именно благодаря способности метанообразующих архей выделять метан как побочный продукт метаболизма, количество метана в атмосфере планеты превышало нынешний уровень в 600 раз. Столь высокий уровень метана обеспечил наличие парникового эффекта, который, в свою очередь, сохранил тепло на поверхности планеты.

Метаногенные археи – строгие анаэробы. Присутствие даже незначительного количества кислорода им вредно. Также большое значение для процесса расщепления органики в метан играет кислотность среды: оптимальным является интервал значений рН 6-8. С понижением значения и увеличением кислотности среды, скорость процесса значительно снижается, вплоть до полного прекращения реакции.

Особенности строения и метаболизма метаногенов

Все известные метанообразующие анаэробы подразделяют на 3 группы, дифференцируя их по форме и размеру:

  1. Виды, имеющие форму палочек длиной 307 мкм. Палочки могут быть прямыми или изогнутыми. Характерно образование нитей, большей частью лишенных подвижности.
  2. Клетки неправильной сферической формы размером от 0,5 до 10 мкм. Могут быть как одиночными, так и сгруппированными попарно или в скопления. Неподвижные и подвижные.
  3. Крупные неподвижные бактерии сферической формы. Размер клетки колеблется от 1,5 до 2,5 мкм.

Эуриархеота (Euryarchaeota)

Метанообразующие бактерии, относящиеся к анаэробам, не способны взаимодействовать со сложными химическими соединениями. Поэтому они существуют в тесном контакте с кислотообразующими микроорганизмами, получая энергию из преобразования их продуктов жизнедеятельности, которыми являются жирные кислоты.

Получение метана возможно двумя путями:

  • восстановление метильной СН3-группы уксусной кислоты или метилового спирта;
  • взаимодействие углекислого газа и водорода.

В случае вовлечения в реакции более сложных кислот восстановительный механизм СН3-группы сохраняется, а процесс описывается следующей схемой:

  • этанол окисляется до уксусной кислоты + СН4;
  • СН3-группа уксусной кислоты восстанавливается до СН4.

Естественная среда обитания метаногенов

Симбиотическая группа, куда входят кислото- и метанообразующие бактерии, обитает в самых разных природных условиях. Их представители встречаются в:

  • водной среде;
  • болотах;
  • растениях;
  • кишечнике жвачных животных и человека;
  • экскрементах животных.

Метаногенные анаэробы способны существовать только в теплых условиях, хотя сами тепла не выделяют. В зависимости от температуры, необходимой для жизнедеятельности метанообразующих прокариотов, их делят на 3 основные группы:

  • психрофильные, от 5 до 20°С;
  • мезофильные, от 30 до 42°С;
  • термофильные, от 52 до 56°С.

Вместе с тем метаногенные экстремофилы живут в термальных источниках, в горах, в толще земной коры и в глубинах океанов.

При понижении температуры ниже 0°С жизнедеятельность бактерий замирает, при росте температуры сверх 90°С метанообразующие анаэробы погибают.

Особенности строения

Фото матаногенов под микроскопом

При общей схожести строения, метанообразующие археи имеют ряд серьезных отличий от Настоящих бактерий:

  1. Метанообразующие, как и все археи, имеют отличную от Настоящих бактерий структуру. Ближе всего к ним грамположительные бактерии.
  2. Аппарат синтеза белка не имеет аналогов у других бактерий.
  3. Мембрана состоит из простых глицерин-эфирных липидов, в то время как у бактерий это глицерин-сложноэфирные липиды.
  4. Клеточная стенка содержит псевдопептидогликан, схожий с пептидогликаном эубактерий, однако имеющий иной химический состав.

Жизнедеятельность метанообразующих архей

Метаногены, как и Настоящие бактерии, размножаются прямым делением, однако процесс идет весьма медленно и чувствителен к изменениям внешней среды.

Интенсивность газовыделения также связана с окружающими условиями. Изменение показателей рН или температурные перепады подавляют рост и размножение метаногенов, тем самым уменьшая количество произведенного газа. Среди всех метанообразующих бактерий не известны паразитические или патологические штаммы.

Похожие статьи:
Загрузка...

__________________________

Остались вопросы? Задайте их в комментариях к статье, мы обязательно ответим